انحناءات الدليل الموجي - Waveguide Bends

عادةً ما يكون الدليل الموجي صلباً باستثناء الدليل الموجي المرن، وبالتالي يكون من الضروري توجيه الدليل الموجي في اتجاه معين، أمّا باستخدام الانحناءات والالتواءات في الدليل الموجي فمن الممكن ترتيب الدليل الموجي في المواضع المطلوبة، وغالباً ما يستخدم الدليل الموجي المرن لربط عنصرين باستخدام أنظمة الدليل الموجي الصلبة معاً خاصةً عندما لا يمكن تحديد موقعهما بدقة وغالباً ما يستخدم الدليل الموجي المرن لتوصيل أنظمة الهوائي عندما لا تكون ثابتة بالقاعدة نظام استقبال الارسال.

ما هي انحناءات الدليل الموجي – Waveguide Bends؟

عند استخدام انحناءات الدليل الموجي وتقلبات الدليل الموجي، فمن الضروري التأكد من إنجاز الانحناء والالتواء بالطريقة الصحيحة وإلّا سيتم تشويه المجالات الكهربائية والمغناطيسية بشكل غير ملائم ولن تنتشر الإشارة بالطريقة المطلوبة مسببة خسارة وانعكاسات، كما يتم تصنيع ثني الدليل الموجي وأقسام التواء الدليل الموجي خصيصاً للسماح بتغيير اتجاه الدليل الموجي دون التدمير غير الضروري لأنماط المجال وإحداث الخسارة.

يجب أن يكون حجم الدليل الموجي وشكله والمواد العازلة له ثابتاً طوال طوله حتى تنتقل الطاقة من طرف إلى آخر بدون انعكاسات، وأي تغيير مفاجئ في حجمه أو شكله يمكن أن يسبب انعكاسات وخسارة في الكفاءة الكلية، أمّا عندما يكون مثل هذا التغيير ضرورياً فيجب أن تفي الانحناءات والالتواءات والمفاصل لأدلة الموجة بشروط معينة لمنع الانعكاسات.

أنواع انحناءات الدليل الموجي:

1. منحنى الدليل الموجي E:

يُطلق على هذا الشكل من ثني الدليل الموجي اسم الانحناء (E) لأنّه يشوه أو يغير المجال الكهربائي لتمكين الدليل الموجي من الانحناء في الاتجاه المطلوب، ولمنع الانعكاسات يجب أن يكون نصف قطر منحنى الدليل الموجي أكبر من طولين موجيين.

2. منحنى الدليل الموجي H:

هذا الشكل من ثني الدليل الموجي مشابه جداً للانحناء (E)، إلّا أنّه يشوه (H) أو المجال المغناطيسي حيث إنّه يخلق الانحناء حول الجانب الأرق من الدليل الموجي، كما هو الحال مع الانحناء (E) يجب أن يكون لهذا الشكل من ثني الدليل الموجي نصف قطر أكبر من طولين موجيين لمنع الانعكاسات غير الضرورية واضطراب المجال.

3. موجه موجي حاد E bend:

قد تكون هناك حاجة إلى ثني أقصر أو أكثر حدة ويمكن تحقيق ذلك بطريقة مختلفة قليلاً، أمّا التقنيات هي استخدام انحناء (45 درجة) في الدليل الموجي، وتنعكس الإشارة بشكل فعال وباستخدام سطح بزاوية (45 درجة) تحدث الانعكاسات بطريقة تترك الحقول دون إزعاج، وعلى الرغم من أنّ المرحلة مقلوبة وفي بعض التطبيقات قد يحتاج ذلك إلى حساب أو تصحيح.

4. موجه موجي حاد H منحنى:

هذا منحنى الدليل الموجي هو نفس الانحناء الحاد (E)، باستثناء أنّ منحنى الدليل الموجي يؤثر على المجال (H) بدلاً من المجال (E).

إلتواءات الدليل الموجي:

هناك حالات قد يتطلب فيها الدليل الموجي التواء، وهذا يمكن أن يتحقق حيث يتم استخدام تطور تدريجي في الدليل الموجي لتحويل استقطاب الدليل الموجي ومن ثم الشكل الموجي، ومن أجل منع التشويه غير المبرر على شكل الموجة يجب إجراء تطور بزاوية (90 درجة) على مسافة أكبر من طولين موجيين للتردد المستخدم، وإذا كان الانقلاب الكامل مطلوباً فعلى سبيل المثال لمتطلبات التدريج يجب إجراء الانعكاس الكلي أو الالتواء (180 درجة) على مسافة أربعة أطوال موجية.

تُعد انحناءات الدليل الموجي وتقلبات الدليل الموجي عناصر مفيدة للغاية عند بناء نظام الدليل الموجي حيث يسمح استخدام انحناءات الدليل الموجي (E) وانحناءات الدليل الموجي (H) ونظرائهم من الانحناءات المتعرجة للدليل الموجي بالتحول من خلال الزاوية المطلوبة لتلبية القيود الميكانيكية لنظام الدليل الموجي الكلي، كما تُعد تقلبات الدليل الموجي مفيدة في العديد من التطبيقات لضمان صحة الاستقطاب.

في بعض الأحيان يجب تدوير الحقول الكهرومغناطيسية بحيث تكون في المرحلة المناسبة لمطابقة مرحلة الحمل، كما يمكن تحقيق ذلك عن طريق لف الدليل الموجي حيث يجب أن يكون الالتواء تدريجياً وأن يكون أكبر من طولين موجيين (2 · λ).

يسمح الدليل الموجي المرن بالانحناءات الخاصة التي قد تتطلبها بعض تطبيقات المعدات، كما يتكون من شريط ملفوف بشكل خاص من مادة موصلة، معظمها من النحاس الأصفر مع سطح داخلي مطلي بالكروم، كما تكون خسائر الطاقة أكبر في الدليل الموجي المرن لأنّ الأسطح الداخلية ليست ناعمة تماماً، لذلك يتم استخدامه فقط في أقسام قصيرة حيث لا يتوفر حل آخر معقول.

الدليل الموجي المرن – Flexible Waveguide:

قد لا يكون للدليل الموجي المرن نفس مستوى الأداء الذي يوفره الدليل الموجي الصلب، ولكن المزايا الميكانيكية المقدمة عادة تفوق بشكل جيد قيود الأداء الكهربائي حيث يُستخدم الدليل الموجي المرن أيضاً للسماح بالحركة الميكانيكية، وغالباً ما يمكن استخدام الدليل الموجي المرن للسماح بالتمدد والانكماش الحراري أو يمكن استخدامه للسماح بالاهتزاز الميكانيكي.

الدليل الموجي المرن عنصر أساسي للعديد من تركيبات الدليل الموجي، كما يوفر الدليل الموجي المرن الدرجة المطلوبة من المرونة لتمكين درجة من الحركة الميكانيكية إمّا للاهتزاز أو السماح بحركة أخرى أو لمجرد استيعاب التفاوتات الميكانيكية التي قد لا تكون ممكنة بخلاف ذلك.

يجب توخي الحذر عند استخدام الدليل الموجي المرن حيث تكون الخسائر أعلى، وقد تكون باهظة الثمن وقد تحتوي على مستويات أعلى من التشويه البيني السلبي، ونتيجةً لذلك تكون معظم أطوال الدليل الموجي المرن قصيرة نسبياً.

الهيكل المرن للدليل الموجي:

• قد يكون الدليل الموجي المرن مصنوعاً من شرائط مسطحة على مغزل مستطيل، ثم يتم لف الحواف أو طيها وتشابكها، كما قد يُترك الدليل الموجي المرن الملتوي غير ملحوم أو قد يكون ملحوماً وتنتج مرونة الدليل الموجي من ثني كل ذراع وليس الانزلاق النسبي للشرائط، ومع ذلك إذا كانت ملحومة فإنّها تفقد بعض المرونة ولا يمكن أن تلتوي بأي درجة.

• يمكن بناء شكل من الدليل الموجي المرن المموج، كما يتم تصنيعها عن طريق تشكيل أنابيب مستطيلة رقيقة الجدار ويمكن تصنيعها عن طريق ثني ولحام الصفائح المعدنية المموجة، كما من الممكن أيضاً إنشاء دليل موجي مرن منفاخ باستخدام سبيكة مرنة.

• شكل آخر شائع لبناء الدليل الموجي المرن هو استخدام نظام الجرح الحلزوني، كما يتم تصنيع هذا الشكل من الدليل الموجي المرن من خلال عملية لف حلزوني لشريط نحاسي مطلي بالفضة لتشكيل أنبوب مستطيل منتظم وموحد.

يتم تغليف الدليل الموجي المرن بالنيوبرين أو السيليكون أو الفيتون أو ديفكون أو مواد أخرى مماثلة لتوفير حماية إضافية من التلف الميكانيكي مع السماح بالمرونة.

حدود الدليل الموجي المرن:

1. زيادة الخسارة – Increased loss:

لن تتمكن جدران الدليل الموجي المرن من توفير نفس مستوى التوصيل الذي يوفره الدليل الموجي الصلب، ونظراً لأنّ توهين وخسارة الدليل الموجي سيعتمدان على الموصلية فإنّ أداء الدليل الموجي المرن سيكون أدنى من أداء النمط الصلب.

2. إدخال محتمل لمنتجات التضمين البيني المنفعل:

نظراً لأنّ بعض أنواع الدليل الموجي المرن بها أقسام مفصلية، فإنّه يمكن أن تسمح لأي تآكل بتشكيل مفاصل غير خطية يمكن أن تؤدي إلى مستويات منخفضة من منتجات التضمين البيني السلبي، كما يمكن أن يكون لها أهمية كبيرة على أنظمة مثل القمر الصناعي المزدوج الكامل أو الأنظمة الأخرى.

أمّا عندما يكون جهاز الإرسال ثنائي الإرسال بالقرب من الهوائي ويتم استخدام وحدة تغذية واحدة، كما يمكن أن تقع أي نواتج تضمين بيني سلبي يولدها المرسل ضمن نطاق الاستقبال وتضعف أداء المستقبل.

3. الحد الأدنى لنصف قطر الانحناء – Minimum bend radius:

سيكون هناك حد أدنى لمواصفات نصف قطر الانحناء للدليل الموجي المرن، كما لا ينبغي تجاوز هذا وإلّا سيكون هناك ضرر دائم للدليل الموجي.

معايير أنواع الدليل الموجي:

1. نظام الدليل الموجي WR:

يتم تعيين تقييم الأثر البيئي باستخدام محدد (WR) للإشارة إلى الحجم، كما يُعد محدد الحجم مكون من الأحرف (WR) متبوعة بالأرقام التي تشير إلى أدنى تردد تم تصميمها للاستخدام من أجله حيث تشير الأحرف (WR) إلى (Waveguide Rectangular).

2. نظام الدليل الموجي WG:

يتم إعطاء أنواع الدليل الموجي محددات تشتمل على الحروف (WG) متبوعة برقم أو رقمين، فعلى سبيل المثال (WG10).

اختيار نوع الدليل الموجي:

يُعد من المهم اختيار النوع الصحيح من الدليل الموجي، وكل نوع له أبعاد مختلفة وهذا سيمنحه خصائص مختلفة، ويكون تردد القطع مهماً بشكل خاص جنباً إلى جنب مع نطاق التردد العام الموصى به حيث تساعد المواد المستخدمة في الدليل الموجي في إملاء بعض الخصائص، كما تساعد المواد منخفضة المقاومة على تقليل الخسائر إلى الحد الأدنى، بينما تحافظ المواد خفيفة الوزن مثل الألمنيوم على الوزن إلى أدنى حد ممكن.

تُعد أدلة الموجات بأنّها تكون بأحجام مختلفة بحيث يمكنها تلبية مجموعة متنوعة من المتطلبات المختلفة للاستخدام في العديد من نطاقات التردد المختلفة، كما تم إدخال معايير مختلفة للدليل الموجي وأكثر السلاسل شيوعاً هي معايير الدليل الموجي (WG)، وتحدد أحجام الدليل الموجي وأبعاده خصائص الدليل الموجي بما في ذلك المعلمات مثل الدليل الموجي الذي يقطع التردد والعديد من الخصائص الأخرى.